| [ PhilosophyThought ] in KIDS 글 쓴 이(By): limelite (환) 날 짜 (Date): 1996년06월09일(일) 07시26분20초 KDT 제 목(Title): [11D] 우리는 11차원에서 살고 있는가? 이 글은 하이텔 정신과학 동호회 게시판 "12.시공간 기과학"에 올려져 있던 백재성님의 글입니다. 제가 우연히 정신과학 동호회에 들렸다가 봤는데, 거기에 이런 글이 있나 싶더군요. 보시고, 전공과 관계되시는 분들은 적절히 comment해주시면 될 듯 합니다. 글이 상당히 길어서, 백재성님이 올린 순서대로 나누어 올리겠습니다. 이런 글이 앞에 올려져 있나는 잘 확인이 안되더군요. 이 보드의 800번대 글을 보니까 읽혀지지가 않던데... ========================이하 본문================================= #117 백재성 (greyfox ) [11D] 우리는 11차원에서 살고 있는가? 10/13 16:50 82 line 이 글은 영국의 물리학자 폴 데이비스의 저서 '초힘(Superforce)' 중 10장에 나오는 '우리는 11차원에서 살고 있는가'입니다. 시간과 공간, 차원, 통일장이론, 그리고 우주에 관해 깊이 있게 다루어 지고 있습니다. 몇차례에 걸쳐 올릴 예정이고 머리말을 [11D]라고 붙이겠습니다. ------------------------------------------------------------------ 첫번째 통일장 이론 물리학은 빈번하게 우리가 보지 못하는 용어로 세계를 설명하는데 우리 의 상상력을 아무리 힘들게 발휘하더라도 실체를 그려볼 수조차 없다는 데에서 매력을 찾을 수 있다. 우리는 이미 입자의 스핀, 파동 입자의 이중성 그리고 탄성 우주와 같은 몇 가지 예를 접했다. 어떤 사람들은 이것을 추상적이고 미친 짓이라고 여겨 당황하기도 하지만 다른 사람들 은 그것이 재미있으며 호기심을 자극한다고 느낀다. 과학 소설을 즐기 는 사람들은 새로운 물리학을 마치 특이한 생각들의 노다지판으로 여기 고 있다. 자연을 설명하기 위해 추상적인 사고를 이용한 고전적인 예는 1915년 에 아인슈타인이 시대사를 긋는 일반 상대성 이론을 발표했을 당시로 거슬러 올라간다. 일반 상대성 이론은 인류의 세계관에 전환점을 그은 보기 드문 연구 논문이다. 아인슈타인 이론의 미적 가치는 그의 중력장 방정식의 힘과 아름다움뿐만 아니라 근본적인 사상을 급진적으로 일소 한 데 있다. 왜냐하면 아인슈타인은 뉴턴의 중력과 역학을 단번에 날려 보냈을 뿐만 아니라 힘으로 표현되는 중력의 개념 자체까지 폐기시켰기 때문이다. 일반 상대성 이론은 기하학적으로 왜곡된 장으로서 중력의 개념을 확실히 세워 놓았다. 아인슈타인은 이와 같이 중력을 순수 기하 형태로 축소시켰다. 우주 공간에 걸쳐 만유 인력이 있었다면 지금은 '왜곡 공간'이 있다. 아인슈타인의 이론은 중대한 발전을 이루었기 때문에 필연적으로 다른 자연의 힘들이 새롭게 해석되어야 했다. 당시에 명확하게 나타났던 다 른 유일한 힘은 전자기였다. 그러나 이 힘은 중력과 전혀 닮아 보이지 않는다. 더군다나 전자기력은 수십년 전에 이미 맥스웰에 의해 매우 성 공적인 기술 형태를 갖고 있었으므로 맥스웰의 이론이 의심받아야 할 근거는 없었다. 아인슈타인의 평생의 꿈은 자연의 모든 힘이 순수한 기하학에 바탕을 둔 단일 기술 방식으로 흡수하여 통일장 이론을 만드는 데 있었다. 사 실 그는 말년의 대부분을 그런 방정식을 찾는데 바쳤다. 아이러니컬하 게도 우리가 아인슈타인의 꿈을 실현시키는데 있어서 가장 큰 희망은 거의 알려지지 않았던 폴란드 물리학자 칼루자(T.Kaluza)의 연구로부터 나왔다. 그는 1921년초 물리학의 통일에 놀랄 만한 새로운 접근으로 토 대를 세웠는데, 사람들은 그 대담성에 깜짝 놀랐다. 칼루자는 중력을 기술하는 데 있어서 기하의 중요성에 고무받아 아인 슈타인의 연구를 기하학적 장 이론 공식 속에 담긴 전자기에 적용시키 고자 했다. 그는 이 일을 맥스웰의 신성 불가침적인 전자기 방정식을 변형시키지 않고 해내야 했다. 그가 해낸 것은 독창적인 상상력과 물리 적 직관력의 고전적인 예를 보여 준다. 맥스웰의 전자기론이 왜곡 공간 을 허용하면서도 우리가 일반적으로 단어를 이해하듯이 기하학으로 바 뀔 수 있는 방법이 전혀 없다는 사실을 칼루자는 깨달았다. 그의 해결 방안은 놀라울 정도로 간단하다. 그는 기하학을 맥스웰의 이론에 맞출 만큼 충분히 확장시켰다. 그가 해낸 방법은 특이하지만 동시에 기대 이 상으로 설득력이 있었다. 칼루자는 전자기가 실제로 중력의 형태이지만 일반적인 물리학에서의 중력이 아니라는 사실을 증명했다. 그것은 바로 보이지 않는 공간 차원의 중력인 것이다. 물리학자들은 오랫동안 시간을 네번째 차원으로 여겨 왔었다. 상대성 이론은 공간과 시간이 그들 자신만으로는 보편적인 물리적 특질이 아님 을 밝혀 준다. 대신에 그들로 하여금 시공이라 불리는 단일 4차원적 구 조가 필요하다. 칼루자가 해낸 것은 이것을 훨씬 넘어서는 것으로서 또 다른 공간 차원이 존재하여 4개의 공간 차원, 다시 말하면, 전체로는 5 차원을 만든다고 가정하고 있다. 이렇게 되면 뭔가 수학적인 기적이 일 어난다고 칼루자는 증명했다. 4차원의 관점에서 보면 5차원에서의 중력 장은 보통의 중력에다 맥스웰의 전자기장을 합친 것처럼 행동한다. 칼 루자가 그의 대담한 가정에서 전하고자 했던 메시지는, 만일 우리가 바 라보는 우주를 5차원으로 확대시켰을 경우 거기에는 하나뿐인 중력장이 있다는 의미다. 우리가 전자기라고 부르는 것은 단지 우리가 인식하지 못하는 부가적 공간 차원인 5번째 차원에서 작용하는 중력장의 일부다. 칼루자의 이론은 중력과 전자기를 하나의 이론으로 합성했을 뿐 아니 라 이 두힘의 장에 기하학적인 공식을 주었다. 이 이론에서 라디오 파 와 같은 전자기파는 5차원에서의 물결 이외에 아무것도 아니다. 전자기 장과 자기장에서 하전된 입자의 뚜렷한 운동은 그들이 5차원에서 뛰어 다닌다고 가정함으로써 아름답게 설명된다. 이런 관점에서 보면, 힘이 란 전혀 없으며 아무것도 이루어지지 않은 주위를 자유롭게 움직이는 입자들로 이루어진 왜곡된 5차원적 기하인 것이다. 수학적으로 5차원에 있는 아인슈타인의 중력장이 4차원의 중력에다 전 자기를 더한 것과 완전히 동일하다는 사실은 확실히 우연으로 지나칠 수는 없다. 그러나 칼루자 이론은 사실 한 가지 근본적인 측면에서 수수께끼를 남 기고 있다: 우리가 4차원 공간을 못 본다는 사실이다. 우리가 인지하는 공간은 확실하게 바꿀 수 없는 3차원적이다. 만일 4차원 공간이 있다면 어디에 있을까? 이 문제에 대답하기에 앞서 차원이라는 개념이 실제로 무엇을 의미하는지 명확히 밝혀야 한다. |